[发明专利]光子集成器件及其制作方法

权利要求书

1.一种光子集成器件，包括衬底；其特征在于，所述衬底上设置有二维材料单元以及位于所述二维材料单元两侧的半导体发光单元；所述二维材料单元中设置有发光波段长于所述半导体发光单元的发光波段的发光二维材料，所述半导体发光单元向所述二维材料单元提供泵浦光源，以泵浦所述发光二维材料发光。

2.根据权利要求1所述的光子集成器件，其特征在于，所述二维材料单元两侧均设置有多个间隔排列的所述半导体发光单元。

3.根据权利要求2所述的光子集成器件，其特征在于，所述二维材料单元两侧的多个半导体发光单元的出光口交错相对。

4.根据权利要求3所述的光子集成器件，其特征在于，所述半导体发光单元为半导体激光器或超辐射发光管。

5.根据权利要求2所述的光子集成器件，其特征在于，所述二维材料单元的两侧均设置有2个～50个所述半导体发光单元；每相邻的两个所述半导体发光单元之间的间距为20μm～500μm；所述半导体发光单元的长度为0.5mm～5mm，宽度为5μm～200μm。

6.根据权利要求1所述的光子集成器件，其特征在于，所述发光二维材料选自黑磷、过渡金属化合物、石墨烯、氮化硼中的至少一种。

7.根据权利要求6所述的光子集成器件，其特征在于，所述发光二维材料的厚度为1ML～2μm。

8.根据权利要求1-7任一所述的光子集成器件，其特征在于，所述二维材料单元包括所述发光二维材料以及将所述发光二维材料完全包覆的介质膜层；

所述半导体发光单元包括依次叠层设置的缓冲层、下包覆层、下波导层、有源层、上波导层、上包覆层以及欧姆接触层。

9.根据权利要求8所述的光子集成器件，其特征在于，多个所述半导体发光单元中的缓冲层、下包覆层及邻接于所述下包覆层的部分下波导层延伸并连成一整体。

10.根据权利要求9所述的光子集成器件，其特征在于，多个所述半导体发光单元中的有源层及邻接于所述有源层的部分上波导层延伸并连成一整体。

11.根据权利要求8所述的光子集成器件，其特征在于，所述介质膜层向所述半导体发光单元的顶面延伸形成延伸部，所述延伸部上设置有正电极，所述正电极穿透所述延伸部并与所述欧姆接触层相接触；所述衬底上设置有负电极。

12.一种如权利要求1-11任一所述的光子集成器件的制作方法，其特征在于，包括：

选取一衬底并在所述衬底上制作刻蚀基层；所述刻蚀基层包括依次叠层设置在所述衬底上的缓冲材料层、下包覆材料层、下波导材料层、有源区材料层、上波导材料层、上包覆材料层以及欧姆接触材料层；

按照垂直于所述衬底的方向刻蚀所述刻蚀基层，在所述衬底上形成二维材料填充槽以及位于所述二维材料填充槽两侧的半导体发光单元；其中，所述二维材料填充槽的两侧分别形成多个所述半导体发光单元，所述半导体发光单元包括依次叠层设置的缓冲层、下包覆层、下波导层、有源层、上波导层、上包覆层以及欧姆接触层；

在所述二维材料填充槽中形成二维材料单元；所述二维材料单元包括发光二维材料以及将所述发光二维材料完全包覆的介质膜层；

在所述欧姆接触层上制作正电极，在所述衬底上制作负电极。

13.根据权利要求12所述的制作方法，其特征在于，所述二维材料填充槽的底面与所述衬底的距离比所述有源区材料层的底端与所述衬底的距离少20nm～500nm；所述二维材料填充槽的长度为0.1mm～10mm，宽度为10μm～500μm。